變頻器控制電路的維修

變頻器控制電路的維修第1頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修課前思考題：我們?cè)谑褂米冾l器的過程中，如果有一天：1.變頻器報(bào)故障跳閘停機(jī)，怎樣檢查？2.變頻器不報(bào)故障停機(jī)，怎樣檢查？3.變頻器所報(bào)故障和實(shí)際故障不相符怎樣檢查？4.變頻器某部分功能消失，怎樣做出正確的判斷？5.怎樣在不分解變頻器的前提下，通過測(cè)量變頻器的外接端子做出故障判斷？第2頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修3.1變頻器的組成變頻器為了適應(yīng)工程需要，要有一系列控制端子，要有操作面板，要能夠進(jìn)行程序的讀出寫入，變頻器內(nèi)部，為了進(jìn)行工作時(shí)的保護(hù)，要設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)電路。第3頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修3.1.1變頻器結(jié)構(gòu)框圖任何品牌的變頻器，其內(nèi)部功能框圖是一樣的，因?yàn)樽冾l器要保證正常工作，必須要有相應(yīng)的功能。變頻器主要包括：主電路、電流保護(hù)電路、電壓保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電源、控制端子、接口電路、操作面板、CPU等。第4頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修3.2.2功能電路分析1.過壓/欠壓保護(hù)電路1）電路功能該電路檢測(cè)的是直流母線電壓。①啟動(dòng)時(shí)母線電壓接近正常值，啟動(dòng)接觸器閉合，短路限流電阻。②當(dāng)電壓達(dá)到了過壓值，先開啟制動(dòng)電阻，如沒有制動(dòng)電阻，報(bào)警；電壓再升高，跳閘。③電壓低于了設(shè)定值，報(bào)欠壓，再低，跳閘。只要和直流母線電壓的變化相關(guān)的報(bào)警，就是該電路檢測(cè)的結(jié)果。第5頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修2）取樣電路取樣電路有兩種形式：①將直流母線515V通過分壓電阻，取出檢測(cè)電壓，由運(yùn)算放大器放大。②在電源變壓器上增加一個(gè)二次繞組，繞組的同名端和其他繞組相反，取出和母線電壓成比例的二次電壓，作為取樣信號(hào)。第6頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修3）放大電路在變頻器中，模擬信號(hào)的放大都是采用的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器通過不同的連接，可組成放大器、比較器、積分器、微分器等。第7頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修3）過壓原因①制動(dòng)電路損壞，制動(dòng)電阻始終沒有制動(dòng)電流流過

a.開關(guān)管損壞開路b.控制電路不發(fā)驅(qū)動(dòng)信號(hào)

②

減速時(shí)間過短，又未安裝制動(dòng)電路③電源端輸入了高電壓

4）電路損壞誤報(bào)

由保護(hù)電路故障所致，絕大多數(shù)情況是取樣器件或取樣電路變值或損壞。

①取樣電阻阻值發(fā)生變化，檢測(cè)比例變化，誤報(bào)；

②運(yùn)算放大器及外圍電路故障，保護(hù)功能消失。

5）故障判斷

測(cè)量直流母線電壓，如果母線電壓不高，變頻器壞。第8頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修2.過流保護(hù)電路是保護(hù)逆變橋過流、過載等的保護(hù)電路。它由檢測(cè)、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等電路組成。電路的功能為：①限流；②過流報(bào)警、跳閘；③過載報(bào)警、跳閘。該電路出了故障，一是誤報(bào)；二是失去保護(hù)功能，造成逆變橋的損壞只要和輸出電流的變化相關(guān)的報(bào)警，就是該電路檢測(cè)的結(jié)果。第9頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修1）電路取樣電路分為：①分流電阻②霍爾器件③檢測(cè)IGBT飽和電壓第10頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修檢測(cè)電路第11頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修由金屬片組成的取樣電路（西門子430）第12頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修2）故障維修當(dāng)變頻器工作在正常狀態(tài)變頻器發(fā)出保護(hù)動(dòng)作，或過載過流時(shí)變頻器不保護(hù)，則為保護(hù)電路出現(xiàn)了故障。①測(cè)量當(dāng)變頻器報(bào)過載（過流），查看過載電流顯示值，如果小于變頻器的容量值，可修改設(shè)定；如果顯示值已達(dá)到容量值，可負(fù)載又沒有過流跡象，可測(cè)量變頻器的實(shí)際輸出電流，如果測(cè)量值比顯示值小，則可能為變頻器誤報(bào)。測(cè)量電流必須用動(dòng)鐵式電流表，串聯(lián)在電路中，一般不好操作。第13頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修

3.數(shù)字輸入端子和隔離電路

1）電路功能變頻器有一系列的數(shù)字輸入端子，這些端子和CPU通過隔離電路交換數(shù)據(jù)。每個(gè)端子對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的光電耦合器，哪一只光電耦合器出了問題，那一路輸入端子不能正常工作。

說明：因?yàn)閿?shù)字端子不在保護(hù)范圍內(nèi)，產(chǎn)生的故障一般不報(bào)警。第14頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修2）測(cè)量維修測(cè)量原因：某端子原來工作正常，現(xiàn)在閉合無(wú)效。測(cè)量方法：①用電壓表的50V擋測(cè)量該端子到地的直流電壓；用直流50mA電流擋測(cè)量該端子到地的直流電流，將測(cè)量值記錄。②再用同樣方法測(cè)量好的端子，進(jìn)行比較。第15頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修故障判斷：如果測(cè)出的故障端子電流和電壓和好的端子不一樣，則故障端子損壞（比較法）。如果故障端子的電流和電壓為零，整個(gè)電路開路，或24V電源壞；如果所有輸入端子的電壓和電流都為零（此時(shí)變頻器所有輸入端子都無(wú)效），24V總電源壞。輸入端子一般都是多功能的，如果確定為某一端子損壞，可以由另一個(gè)端子替代，不必維修。第16頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修西門子變頻器外端子排列：測(cè)量9到5、67、8、16、17之間的電壓應(yīng)為24V.測(cè)量28到5、67、8、16、17之間的電壓應(yīng)為0V.第17頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修4.模擬輸入輸出端子模擬輸入輸出端子通過I-U轉(zhuǎn)換電路和CPU交換數(shù)據(jù)。該電路是模擬輸入電壓、電流、以及模擬輸出指示端子的轉(zhuǎn)換電路。該電路出了問題，會(huì)影響這幾路信號(hào)的正常工作。該端子故障，一般不報(bào)警。第18頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修故障現(xiàn)象：模擬輸入電壓、電流端子是控制變頻器運(yùn)行的端子。該端子出現(xiàn)的故障為失效、變頻器偷停、時(shí)通時(shí)斷等。當(dāng)該端子出現(xiàn)故障，測(cè)量故障端子的電壓和電流，可鑒別端子的好壞。判斷方法：電壓控制端子：測(cè)量該端子到地之間的電壓，電壓有并且可調(diào)，變頻器沒功能，端子內(nèi)部壞；沒電壓，查外線、查端子的供電電源。電流控制端子：測(cè)端子電流，有電流且可變，變頻器無(wú)功能，端子內(nèi)部壞；無(wú)電流，查外線或測(cè)量該端子到公共端的直流電阻，直流電阻很大，端子壞，直流電阻較小，外線斷。第19頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修測(cè)量方法：測(cè)電壓兩表筆并聯(lián)在電路兩端，測(cè)電流兩表筆串聯(lián)在電路兩端。第20頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修5.DC/DC電源這是變頻器除了主電路之外所有電路的供電電源。它出了故障，整個(gè)變頻器停止工作。因?yàn)樵撾娫吹妮敵龆耸欠纸M輸出，哪一組出了問題，影響那一組所對(duì)應(yīng)的電路。第21頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修1)電路結(jié)構(gòu)圖中L1為一次電路，L2、L3、L4、L5為二次電路，工作時(shí)一次電路導(dǎo)通，二次電路截止，一次電路截止時(shí)，二次電路導(dǎo)通。二次電路的輸出電壓由開關(guān)管的脈沖寬度調(diào)節(jié)。第22頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修2）電路分析①開關(guān)原理開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，L1充電，充電電流線性上升；開關(guān)管截止時(shí)，磁場(chǎng)通過次級(jí)繞組放電，放電電流通過二極管整流、電容濾波得到平滑的輸出電壓。第23頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修②穩(wěn)壓原理取樣電路為光電耦合器（高低壓隔離），光電管上接＋5V，下接基準(zhǔn)電路，當(dāng)＋5V上升時(shí)，流過光電管的電流增大，脈寬調(diào)制電路2腳的電壓上升，輸出的脈寬變窄，輸出電壓下降；反之，輸出電壓上升。通過電壓負(fù)反饋，將輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。第24頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修3）故障分析與測(cè)量①故障穩(wěn)壓電源的故障分為整體損壞和局部損壞。整體損壞為電源的高壓部分損壞，整個(gè)電源沒有輸出，變頻器的表現(xiàn)為黑屏，所有功能都沒有。局部損壞為次級(jí)電路某一路沒有輸出。變頻器對(duì)應(yīng)的電路失去功能。次級(jí)電路的故障多為整流二極管壞、濾波電容失去容量、短路等。還有一種現(xiàn)象為某路電容的容量下降，使該路輸出電壓不穩(wěn)定，造成變頻器報(bào)警不統(tǒng)一、變頻器時(shí)好時(shí)壞一些古怪故障。②測(cè)量與維修變頻器在外界可測(cè)量的電源端子有：輸入端子、輸出端子、操作面板等。因其他部分在變頻器內(nèi)部，必須解體才能測(cè)量。第25頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修例1：有一臺(tái)變頻器(MM4-30KW)，在使用的過程中經(jīng)常“無(wú)故”停機(jī)。再次開機(jī)可能又是正常的。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)上電后主繼電器吸合不正常，有時(shí)會(huì)掉電，亂跳。查故障原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是因?yàn)殚_關(guān)電源出來到繼電器線包的一路電源的濾波電容漏電造成電壓偏低且不穩(wěn)，造成繼電器吸合不正常而無(wú)故停機(jī)。第26頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修例2：一臺(tái)變頻器(MM4-22KW)，上電顯示正常，一給運(yùn)行信號(hào)就出現(xiàn)[P----]或[-----]，經(jīng)過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速有些不正常，把風(fēng)扇拔掉又會(huì)顯示[F0030]，在維修的過程中有時(shí)報(bào)警較亂，還出現(xiàn)過[F0021\F0001\A0501]等。在先給了運(yùn)行信號(hào)然后再把風(fēng)扇接上去就不出現(xiàn)[P----]，但是，接上一個(gè)風(fēng)扇時(shí)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是正常的，輸出三相也正常，第二個(gè)風(fēng)扇再接上時(shí)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速明顯不正常。于是分析問題在電源板上。結(jié)果是開關(guān)電源供風(fēng)扇的一路電源上的濾波電容漏電造成的，換上一個(gè)同樣的電容問題就解決了。并不是說出現(xiàn)上述故障都是電源的問題，但因電源不穩(wěn)使硬件工作不正常，那么報(bào)出的故障也就沒規(guī)律了。第27頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修6.驅(qū)動(dòng)電路該電路是將CPU輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)IGBT開關(guān)工作。該電路和主電路緊密相連，是很重要，又容易出故障的一部分電路第28頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修1）驅(qū)動(dòng)電路隔離放大、驅(qū)動(dòng)放大電路、驅(qū)動(dòng)電路電源①光耦隔離電路圖中IC為PWM輸出和驅(qū)動(dòng)電路的隔離電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路損壞不至于將故障擴(kuò)大到PWM發(fā)生電路。②V1為第一級(jí)放大；V2、V3為輸出跟隨器，提高輸出能力。③圖中穩(wěn)壓管DZ使電源電壓穩(wěn)定在20V。注：隔離電路中的光電耦合器容易損壞。第29頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修2）驅(qū)動(dòng)電路和電源的連接電路作用：為驅(qū)動(dòng)電路提供直流電源。該電路由一只5V穩(wěn)壓管取得5V電源，加在IGBT開關(guān)管的發(fā)射極上，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)在零時(shí)，保證IGBT控制極為5V的負(fù)電壓，使管子可靠的截止。該電源需要4組，三個(gè)帶浮地，一個(gè)直接接地。該電源由變頻器的DC/DC直流電源提供。第30頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修3）驅(qū)動(dòng)電路故障判斷驅(qū)動(dòng)電路損壞率比較高的是光電耦合器，光電耦合器損壞，開關(guān)管沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，沒有輸出，變頻器輸出電壓不平衡；放大電路壞，可能造成開關(guān)管長(zhǎng)通，使上下橋臂同時(shí)擊穿，造成缺相。

總之，開關(guān)電路壞一是造成開關(guān)電路不工作（缺相），二是造成開關(guān)管損壞。判斷方法：用直流電壓表測(cè)量三相輸出端到直流母線的電壓，哪一相電壓較高（正常為1/2UPN），哪一相驅(qū)動(dòng)電路可能有問題。第31頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修4）實(shí)際電路第32頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修7.操作面板操作面版是采用接插件連接，接觸不良，會(huì)引起個(gè)別功能消失，供電不良會(huì)引起黑屏。個(gè)別功能部件失靈，可能是按鍵接觸虛。第33頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修8.開路集電極輸出端子該端子由隔離電路（與CPU隔離）。因?yàn)槭褂玫脑驌p壞率較高。一般屬于開路晶體管過流所致。判斷較容易，因?yàn)槠渌麕茁啡绻呛玫?，只此一路有問題，可斷定該只管子有問題；如果各只管子都有問題，則可能問題出在單片機(jī)。第34頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修9.輸出接點(diǎn)端子該端子是通過繼電器的觸點(diǎn)閉合或斷開發(fā)信號(hào)，損壞原因多為觸點(diǎn)燒聯(lián)或接觸不良。用萬(wàn)用表的電阻擋測(cè)量：①不該導(dǎo)通導(dǎo)通，燒聯(lián)；②該導(dǎo)通不通，接觸不良。第35頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修10.單片機(jī)單片機(jī)又稱CPU，是整個(gè)變頻器的核心器件，如同人的大腦，輸出各種控制信號(hào)和處理輸入、檢測(cè)等信號(hào)。CPU是集成電路，又經(jīng)過層層保護(hù)，故障率很低。正常工作時(shí)的損壞率很低，雷擊、變頻器電源引起的過壓、工作環(huán)境潮濕、靜電感應(yīng)等可能引起損壞。在故障維修時(shí)，沒有充分的理由，不要輕易懷疑單片機(jī)有問題。因?yàn)閱纹瑱C(jī)有問題，就得換主板。第36頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章：控制電路的測(cè)量維修11.外殼屏蔽的重要性1）屏蔽原理變頻器的外